40.5 kV开关柜放电处理分析

李　波，亓晓燕

（国网山东省电力公司莱芜供电公司，山东　莱芜　271100）

40.5 kV开关柜放电处理分析

李波，亓晓燕

（国网山东省电力公司莱芜供电公司，山东莱芜271100）

开关柜具有占地面积小，安全可靠性高的特点，因此被广泛应用。由于开关柜尺寸变小，细节问题易被忽略，会导致设备不同程度的电晕放电。对一起开关柜放电的原因进行深入分析，并提出处理措施，为设备的设计、改造和运行维护提供了宝贵经验。

放电；开关柜；电晕；运行维护

0　引言

开关柜是金属封闭开关设备的俗称，即指除进出线外，完全被金属外壳包住的开关设备。通用型开关柜由4个部分组成：控制室、断路器室、母线室和电缆室［1］。高压开关柜用于电力系统发电、输电、配电、电能转换和消耗中起通断、控制或保护等作用。变电站中置式开关柜在35 kV及以下电压等级中占据了绝大多数，但在运行过程中放电缺陷成为影响设备运行的主要问题。对放电缺陷的原因进行深入分析，并采取相应的改进和防范措施尤为重要。

1　放电现象

某变电站开关柜型号为 KYN61-40.5，柜宽1 200 mm，相距300 mm。运行发现在母线套管内、小车开关上下触头盒内、TA与绝缘隔板处有电晕放电现象，柜内有较大的放电声，停电检查开关柜绝缘件有放电痕迹和爬电现象，站内有浓重的臭氧味。现场部分部位如图1～3所示。

图1　母线与套管之间　

图2　静触头处与套管之间

图3　TA与绝缘隔板之间

2　原因分析

2.1结构设计因素

开关柜内有电晕放电说明电场分布极不均匀，包括母排、套管、开关柜内设备布置在内的开关柜结构设计是有缺陷的。由于距离近，即使绝缘材料耐压水平高，仍会导致空气被电离（产生电晕）。

2.1.1触头盒、套管、母排

现场使用的开关柜内母排不是圆形或D型，触头盒 （可参考图2）及套管内部结构也大多不是圆形，且未增加屏蔽设计结构，套管与母排间距又小，极易满足电晕放电条件［2］。长时间放电导致绝缘材料电老化，而绝缘性能老化是不可逆的。问题套管、母排如图4所示。

母排安装工艺不规范，触头盒内部母排、互感器一次连接排倒角不规范引，如图5所示。曲率半径过小，易形成极不均匀电场，造成尖端电晕放电［3］。

图4　问题套管、母排

图5　母排未倒角

2.1.2元器件尺寸

相对开关柜，TA尺寸较大，电缆室内互感器相间的空气净距为20 mm，另外相间互感器之间夹有5 mm厚度的SMC绝缘板。由于相间绝缘板的加入，导致B相互感器到与A和C之间的绝缘板之间的空气净距进一步缩小，SMC绝缘板与互感器的外裙边紧贴，从而在互感器外裙边与SMC绝缘板之间形成小缝隙，部分开关柜TA间的隔板甚至将TA裙边短接，给局部放电形成了物理条件，在湿度和污秽的影响下，放电程度将更为严重，如图6所示。

图6　TA接触绝缘隔板

2.1.3热缩护套安装

在穿墙套管、机械活门、母排拐弯处等场强较为集中的部位未采取措施或加工装配质量较差，虽采用了绝缘护套，运行一段时间后绝缘包封易失效，带电体相间距离过短 （特别是母线端部和拐角处形成尖端）。

绝缘热缩套、热缩护罩的包封及安装不规范，套盒边缘与绝缘体产生悬浮电位放电由于各种环境和放电原因引起的热缩套管的老化及热缩套盒的老化，绝缘性能大幅度下降，存在安全隐患；热缩罩盒的包封不可靠，易开口而放电。

2.2材料质量因素

卫管毕业生在就业观念上大致可分为两类。第一，就业期望过高。经济社会逐渐发展，社会资源分配出现不均，大城市有更受期待的生活条件，居住环境、医疗环境、子女教育环境、起点待遇都比一些地级市、县城要优越一些。因此，许多卫管专业的毕业生也更倾向于重大城市的、高层次的卫生行政机构与医药相关机构。第二，就业途径单一。在求职过程中遭遇挫折后，有些毕业生便失去继续求职的动力，转而期待校方推荐的岗位与行业。而大多数毕业生依赖于校园招聘、朋友介绍等方式，导致在就业问题上比较被动。

在拆除母排时发现，母排采用的热缩护套厚薄不同，质量差别大，部分已经发硬发脆，导致绝缘程度下降，如图7所示。

图7　问题母排热缩护套

2.3环境因素

变电站位于泰钢工业区，周围空气粉尘污染重，特别是夏季潮湿，空气湿度大，导致电晕放电增强。开关设备长时间在潮湿和凝露环境中使得开关柜内绝缘件绝缘性能下降，运行电压下泄漏电流增大，泄漏电流增大和局部放电将加剧绝缘件的老化和绝缘水平的下降，恶性循环，久而久之将导致事故发生。

2.4危害

长时间的电晕放电不仅会产生噪音，损耗电能，形成高频电磁波对无线信号及电子装置产生干扰［4］，同时对周围设备原件有长期电离腐蚀作用，尤其在有机绝缘件表面的电晕会加快材料老化，不断降低绝缘程度，达到一定程度造成电弧放电，引起对地或相间短路。

3　解决措施

3.1传统措施

对母线、套管、触头盒进行清洗和重新涂抹绝缘材料，对TA放电严重的设备进行停电清洗、更换绝缘板，以提高绝缘水平。

加大除湿措施、干燥处理。对开关柜进行封堵；对加热器、空调进行检修；在开关柜室增加过滤网。

3.2.1更换绝缘件

更换屏蔽触头盒和套管。触头盒采用进口树脂、阻燃材料并带屏蔽设计，其分支母排出线口采用改进型，该屏蔽触头盒能消除电场集中问题，使电场分布均匀，延长触头盒使用寿命。套管具有带双屏蔽设计、实现大爬距、防污秽能力高等特点［5］。

3.2.2规范安装工艺

母排加工和安装严格执行GBJ 149—1990《电气装置安装工程母线装置施工及验收规范》。母排与母排搭接处，母排伸出搭接面不能太长，保持平齐；母排搭接固定螺栓外露长度不大于3丝；同时为了保证其搭接点外露金属高压部分对地绝缘安全，在搭接处加装绝缘进行包封。对铜排进行按规范倒角处理；柜内绝缘板涂刷防潮、防污闪涂料，增强绝缘板憎水性。

3.2.3柜内改造

A、C两相互感器分别向柜壳侧最大限度外移，使得互感器相间伞群最外边之间的距离增大，因与柜体安全距离原因无法向两侧移动的则更换小尺寸TA；TA间的绝缘板进行切割处理，保留接地开关的绝缘板。

A、C两相触头盒与互感器的连接分支母排需要做折弯处理。

改造电缆室触头盒下出线的铜排，铜排出线口折弯处下移30 mm，加大折弯与触头盒间距离。

包封接线盒时，将两端用热缩带包扎垫平后，再套上接线盒。并且将接线盒的两端再用热缩带包封好，防止水汽等渗入。

3.2.4绝缘板改造

更换柜内所有绝缘板，TA间的绝缘板进行切割处理，切割部分和表面进行防潮处理，将所有刀刃边及尖端进行倒圆角处理。

3.2.5改善开关运行环境

在开关室、电缆室加装二套100 W加热除湿器，一路由温控仪控制，另一路加热器采用手投方式。一只温控仪配2只传感器、两只加热器（100 W），温控仪控制开关室和电缆室各一只100 W加热器。开关室和电缆室另一路100 W加热器由空开控制。母线室加装一套50 W加热器。空开安装在二次室的外侧。

各室加装的加热器要求温控仪控制和手动投切互相交叉安装。

4　结语

应严格按照国家标准、规范和反措要求进行产品设计，严格按通过型式试验的柜体图纸要求，进行内部元件和母排（含分支排）布置，保证足够的绝缘距离，开关柜内母排和引线应采用圆形或D型，尽量避免用矩形母排。应采用高质量元器件，绝缘护套材料应进行老化试验和凝露试验的考核验证。

在施工中要注意穿套管母线尽量在中央位置，高压柜底部必须进行封堵，杜绝灰尘、潮湿空气进入，严格耐压交接试验。要保证开关柜运行环境良好，防止开关柜内凝露导致的沿面放电。

［1］电力工业部电力规划设计总院.电力系统设计手册［M］.北京：中国电力出版社，1998.

［2］GB/T 25295—2010电气设备安全设计导则［S］.

［3］张平.高压开关柜的发展与现状分析［J］.中国科技信息，2007 （24）：89，92.

［4］孙方汉.变电所运行调试及故障处理［M］.沈阳：辽宁科学技术出版社，2002.

［5］GB 12944.1—1991高压穿墙瓷管技术条件［S］.

Treatment Analysis on Discharge of 40.5 kV Switchgear

LI Bo，QI Xiaoyan
（State Grid Laiwu Power Supply Company，Laiwu 271100，China）

The switchgear is widely used in power system due to its advantages of small occupation area，high safety and reliability，etc.However，its design details are easy to be ignored because of its small size，which could lead to different degrees of corona discharge on the switchgear.The causes of discharge are deeply analyzed and treatment measures are proposed，which can provide valuable experience for the design，transformation，operation and maintenance of the equipment.

discharge；switchgear；corona；operation and maintenance

TM591

B

1007－9904（2016）08－0075－03

2016-03-23

李波（1977），男，高级工程师，从事变电检修工作；亓晓燕（1979），女，高级工程师，从事电网运行工作。